Optičko računarstvo
Optičko računarstvo koristi svetlost (foton umesto elektrona) lasera ili dioda za rad. Decenijama, foton dozvoljava veći frekventni opseg od elektrona koji se koriste u uobičajnim računarima.
Mnoga istraživanja usmerena su na zamenu postojeće računarske opreme optičkom, što dovodi do optičkog računara koji obrađuje binarne podatke. Ovaj pristup se može činiti kao najbolje kratkoročno rešenje za uobičajne optičke računare, jer optičke komponente mogu biti integrisane u tradicionalni računar za proizvodnju optičko-elektronskog hibrida. Ipak, optoelektronički uređaji gube 30% svoje energije na konvertovanje elektronske energije u fotone i obrnuto; ova konverzija takođe usporava prenos poruka. Svi optički računari eliminišu potrebu za optičko-električno-optičkom (OEO) konverzijom, time smanjujući potrebu za električknom snagom.[1]
Namenski uređaji, kao što su radari sa sintetičkom aperturom i optički koleratori, su dizajnirani da koriste principe optičkih računara. Takvi uređaji mogu da se koriste, na primer, za otkrivanje i praćenje objekata[2] i za klasifikaciju serijskih optičkih podataka u vremenskom domenu.[3]
Optičke komponente za binarni digitalni računar[uredi | uredi izvor]
Osnovni materijal modernih elektrinskih računara je tranzistor. Za zamenu elektronskih komponenti optičkim potreban je odgovarajući optički tranzistor. To se postiže korišćenjem materijala sa nelineanim indeksom prelamanja. Konkretno, postoje materijali[4] kojima intenzitet dolazne svetlosti utiče na intenzitet prenete svetlosti kroz materijal. Takav optički tranzistor[5][6] može da se koristi za kreiranje optičkih logičkih kola,[6] koja se sastavljaju u komponente procesora višeg nivoa. Ovo će biti nelinearni kristali koji se koriste za manipulaciju zrakova svetlosti tako da kontrolišu druge zrakove svetlosti.
Zabluda, izazovi i perspektive[uredi | uredi izvor]
Prednost optike je da može smanjiti potrošnju energije, ali optički komunikacioni sistemi obično koriste više energije na kratkim rastojanjima nego elektronski. Razlog toga je to što je buka jednog kanala optike komunikacije veća od toplotne buke (termičkog šuma) električnog kanala, koji u teoriji znači da će tražiti više energije signala da se postigne isti kapacitet podataka. Međutim, na većim razdaljinama i na većim brzinama, veći je gubitak u električnim nego u optičkim komunikacijama. Kako brzina komunikacije raste ova distanca postaje kraća i mogućnost korišćenja optike u računarskim sistemima postaje praktično.
Zablude[uredi | uredi izvor]
Značajan izazov za optičke računare je činjenica da je računanje nelinearni proces u kojem više signala mora da komunicira. Svetlost, koja je elektromagnetni talas, može da komunicira samo sa drugim elektromagnetnim talasom u pristustvu elektrona u materijalu, a snaga ove interakcije je mnogo slabija za elektromagnetne talase, kao što je svetlost, nego za elektronske signale u standarnim računarima. To može dovesti do toga da procesni elementi za optičke računare zahtevaju više snage i dimenzija od onih za klasične elektronske računare koji koriste tranzistore.
Svetlosna logika[uredi | uredi izvor]
Svetlosna logika koristi svetlost u logičkim kolima (NOT, AND, OR, NAND, NOR, XOR, XNOR). Zamena se dobija primenom nelinearnih optičkih efekata kada se dva ili više signala kombinuju.[6]
Rezonatori su posebno korisni u svetlosnoj logici, zato što dozvoljavaju nagomilavanje energije iz konstruktivne interference, time poboljšavajući optičke nelinearne efekte.
Drugi ispitivani pristupi svetlosnoj logici su na molekularnom nivou, koristeći fotoluminiscencijske hemikalije.
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ Nolte, Professor of Physics and Astronomy David D.; Nolte, D. D. (2001). Mind at Light Speed: A New Kind of Intelligence (na jeziku: engleski). Simon and Schuster. ISBN 978-0-7432-0501-6.
- ^ Feitelson, Dror G. (1988). Optical Computing: A Survey for Computer Scientists. Cambridge, MA: MIT Press. ISBN 978-0-262-06112-4.
- ^ Kim, Sang Hyup; Goda, Keisuke; Fard, Ali; Jalali, Bahram (16. 1. 2011). „Optical time-domain analog pattern correlator for high-speed real-time image recognition”. Optics Letters (na jeziku: engleski). 36 (2): 220—222. ISSN 1539-4794. doi:10.1364/OL.36.000220.
- ^ Paschotta, Dr Rüdiger. „Nonlinear Index”. www.rp-photonics.com (na jeziku: engleski). Pristupljeno 2020-03-22.
- ^ Jain, K.; Pratt, G. W. (1976-06-15). „Optical transistor”. Applied Physics Letters. 28 (12): 719—721. ISSN 0003-6951. doi:10.1063/1.88627.
- ^ a b v US 4382660, K. Jain, "Optical transistors and logic circuits embodying the same", published 10. 5. 1983
Literatura[uredi | uredi izvor]
- Nolte, David.D. (2001). Mind at Light Speed: A New Kind of Intelligence. Simon and Schuster strana 24. ISBN 978-0-7432-0501-6.